新型摩擦电微马达在无人驾驶等领域应用前景广阔

中国科学院北京纳米能源与系统研究所张弛研究员团队开发出一种基于摩擦纳米发电机的静电微马达，该机械结构可将环境中极低频率的微小机械能，转化为电能并驱动微马达高速运转。研究表明，摩擦电微马达能够在低至0.1 Hz的外部机械激励下实现启动，并在0.8 Hz时达到1 350 r/min，电能驱动效率达到41%。该摩擦电微马达结构简单、易于制造、成本低廉，既发挥了摩擦纳米发电机低频高压的优势，又具有静电马达高转速、低功耗的特点，在无人驾驶、人工智能、环境监测等领域有着极大的应用前景。

据介绍，摩擦纳米发电机常用于收集环境中存在的低频机械能，而产生的电输出也具有低频特性，而微机电系统(MEMS)通常需要高频的电信号才能正常工作，与摩擦纳米发电机之间存在频率的不兼容性。而本次发表的成果，则是巧妙采取特殊的微机械结构设计，成功地解决了这一频率不匹配问题，将摩擦纳米发电机的应用领域进一步拓展，对于开发从环境中收集低频、微弱的机械能，实现对MEMS器件的供电具有突破性作用。摩擦纳米发电机与MEMS的“强强结合”将有望在物联网、航空航天、机器人等领域实现有效应用。